(57)【要約】可変位相器を最適に制御するための演算処理における計算量を増やすことなくアンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能な、アダプティブアレーアンテナを提供する。無給電素子付アダプティブアレーアンテナ（１００）は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子（１０１１〜１０１ｎ）と、無給電アンテナ素子（１０１１〜１０１ｎ）とは各々電磁界で結合している（ｎ−１）個の給電アンテナ素子（１０２１〜１０２ｎ−１）と、各給電アンテナ素子（１０２１〜１０２ｎ−１）に供給される高周波信号の位相を変化させる可変位相器（１０４１〜１０４ｎ−１）とを備え、給電アンテナ素子（１０２１〜１０２ｎ−１）は無給電アンテナ素子（１０１１〜１０１ｎ）の少なくとも２つにまたがって配置されている。
2011052238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号の位相を変化させる可変位相器と、
複数の無給電アンテナ素子と、
前記複数の無給電アンテナ素子のうち少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置され、前記可変位相器で位相変化された電気信号の供給を受け、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子とそれぞれ電磁界で結合され、前記供給された電気信号に基づいて生成した電界を前記少なくとも２つの無給電素子のそれぞれに送信する複数の給電アンテナ素子と
を備えるアダプティブアレーアンテナ。
【請求項２】
前記複数の給電アンテナ素子の各々は、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されている
請求項１記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項３】
前記複数の無給電アンテナ素子と、前記複数の給電アンテナ素子とは、異なる平面上に配置されている
請求項１又は２記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項４】
前記アダプティブアレーアンテナは、
前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、
前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子を備え、
前記可変位相器として、前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給される高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）個の可変位相器を備え、
前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する２個の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項５】
前記アダプティブアレーアンテナは、
前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）×ｍ（ｍは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、
前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子を備え、
前記可変位相器として、前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給する高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）×（ｍ−１）個の可変位相器を備え、
前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ×ｍ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する４個の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナと、
無線通信品質レベルを検出する通信品質検出部と、
前記通信品質検出部で検出された前記無線通信品質レベルが、予め定められた無線通信に適したレベルになるように、前記アダプティブアレーアンテナが備えている前記可変位相器の位相を制御する位相制御信号を決定するための演算を行う演算処理部と、
前記演算処理部における演算結果に基づき、前記可変位相器の位相を制御する位相制部と
を備える無線通信装置。
【請求項７】
前記通信品質検出部が検出する前記無線通信品質レベルは、自装置における受信電力レベル、または、パケットエラーレート、あるいは、他の無線装置から送信された前記他の無線装置における受信電力レベルまたはパケットエラーレートである
請求項６記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無給電素子付アダプティブアレーアンテナ、および無給電素子付アダプティブアレーアンテナを備えた無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波帯およびミリ波帯の無線通信においては、通信の高品質化を図るために、複数のアンテナと複数の無線回路を用いる高利得アンテナが多く用いられている。高利得アンテナを使用すると、受信側の受信電力が上がり、相対的に通信距離を延ばすことが可能となる。【０００３】
ここで、図５を用いて、従来の一般的なｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ５００（以下、アンテナ５００と称す）の構成について説明する。なお、図５は、従来の一般的なｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの構成を示す図である。【０００４】
図５においては、ｎ個の素子で構成されるアレーアンテナの一例が示されており、アンテナ５００は、無給電アンテナ素子５０１１〜５０１ｎ、給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎ、給電線路５０３１〜５０３ｎおよび可変位相器５０４１〜５０４ｎで構成されている。【０００５】
各可変位相器５０４１〜５０４ｎは、各給電線路５０３１〜５０３ｎにそれぞれ接続されており、各給電線路５０３１〜５０３ｎを導波している高周波信号の位相を、それぞれ適した位相に変化させる。【０００６】
給電線路５０３１〜５０３ｎは、アンテナ５００が接続される無線装置（図示せず）に応じた特性インピーダンスで設計されており、給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎに接続されることで給電を行っている。【０００７】
給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎの中心同一軸上に無給電アンテナ素子５０１１〜５０１ｎが設けられ、給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎと無給電アンテナ素子５０１１〜５０１ｎとは電磁界で結合されている。ｎ系統の可変位相器５０４１〜５０４ｎの位相を各々変化させることで、ｎ系統の無給電アンテナ素子５０１１〜５０１ｎおよび給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎの励振位相を個別に変化させ、アレーアンテナとしての放射指向性を変化させる。【０００８】
このように、アンテナ素子に無給電素子を設けることで、広帯域化や高利得化が図れるといった利点があり、図５に示すようなアレーアンテナに用いられることがあるが、特許文献１に開示されているように、一般的には給電素子と無給電素子との結合度を上げる為に、給電素子と無給電素子を同じ中心軸上に配置することが多い。【０００９】
また、特許文献２においては、無給電素子を多層化し、その素子間隔を広げることにより、少ない給電素子で広い開口面積を得て高利得化を図る技術が開示されている。【００１０】
しかし、アンテナの利得とビーム幅はトレードオフの関係にあるために、アンテナの利得を上げると無線の通信角度の範囲が狭くなる。これを補うために、各アンテナ素子に可変位相器を設け、その可変位相器の位相を変化させることで、ビーム方向を変化させるアダプティブアレーアンテナ（フェーズドアレーアンテナ）の技術が一般的に使われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−２２３９２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２４２１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、電子式にデジタルビームフォーミングを行う従来のアダプティブアレーアンテナにおいては、各可変位相器を制御するビット数により、変化させられる位相の分解能が決定されるため、アダプティブアレーアンテナのビーム方向の分解能を上げるためには、可変位相器の制御ビット数を多くしなければならない。ところが、単に制御ビット数を増やすことは、可変位相器を最適に制御するための計算量の増加、すなわち計算時間の増加につながることとなる。そのため、従来のアダプティブアレーアンテナは、アダプティブアレーアンテナのビーム方向の可変分解能と演算処理部での計算量とは、トレードオフの関係にあるという課題を有している。【００１３】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、演算処理部での計算量を増やすことなくアダプティブアレーアンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能な、アダプティブアレーアンテナおよびそのアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本願発明のアダプティブアレーアンテナの一形態は、電気信号の位相を変化させる可変位相器と、複数の無給電アンテナ素子と、前記複数の無給電アンテナ素子のうち少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置され、前記可変位相器で位相変化された電気信号の供給を受け、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子とそれぞれ電磁界で結合され、前記供給された電気信号に基づいて生成した電界を前記少なくとも２つの無給電素子のそれぞれに送信する複数の給電アンテナ素子とを備える。【００１５】
これにより、無給電アンテナ素子の各々は、複数の給電アンテナ素子から給電を受け、その励振電界は、複数の給電アンテナ素子との電磁結合で得られる合成電界に依存することになる。その合成電界の位相は、複数の給電アンテナ素子がとり得る可変位相の組み合わせ数に相当する種類の値をとり得る。よって、本発明のアダプティブアレーアンテナによれば、１つの無給電アンテナ素子に対して１つの給電アンテナ素子が設けられる従来のアダプティブアレーアンテナに比べ、個々の給電アンテナ素子に対する位相制御の分解能を上げることなく、無給電アンテナ素子に励振される位相の種類が増加する。【００１６】
ここで、前記複数の給電アンテナ素子の各々は、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されるのが好ましい。これにより、複数の無給電アンテナ素子は、いずれも、同じ距離だけ離れた位置にある複数の給電アンテナ素子と電磁結合されるので、個々の給電アンテナ素子に対する位相制御が簡素化される。【００１７】
また、前記複数の無給電アンテナ素子と、前記複数の給電アンテナ素子とは、異なる平面上に配置されるのが好ましい。これにより、第１基板上に複数の無給電アンテナ素子を形成し、第２基板上に複数の給電アンテナ素子を形成した簡易な構造の無給電素子付アダプティブアレーアンテナが実現される。【００１８】
また、前記アダプティブアレーアンテナは、前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子を備え、前記可変位相器として、前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給される高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）個の可変位相器を備え、前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する２個の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている構成としてもよい。【００１９】
これにより、無給電アンテナ素子の各々は、両隣に位置する２個の給電アンテナ素子から給電を受け、その励振電界は、両隣に位置する２個の給電アンテナ素子との電磁結合で得られる合成電界に依存することになる。その合成電界の位相は、隣り合う２個の給電アンテナ素子からの結合電界の位相の平均で表され、２個の給電アンテナ素子がとり得る可変位相の組み合わせ数に相当する種類の値をとり得る。よって、本発明のアダプティブアレーアンテナによれば、１つの無給電アンテナ素子に対して１つの給電アンテナ素子が設けられる従来の無給電素子付アダプティブアレーアンテナに比べ、個々の給電アンテナ素子に対する位相制御の分解能を上げることなく、無給電アンテナ素子に励振される位相の種類が増加する。【００２０】
また、前記アダプティブアレーアンテナは、前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）×ｍ（ｍは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子を備え、前記可変位相器として、前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給する高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）×（ｍ−１）個の可変位相器を備え、前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ×ｍ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する４個の無給電アンテナ素子にまたがって配置される構成としてもよい。【００２１】
これにより、無給電アンテナ素子の各々は、隣接する４個の給電アンテナ素子から給電を受け、その励振電界は、４個の給電アンテナ素子との電磁結合で得られる合成電界に依存することになる。その合成電界の位相は、４個の給電アンテナ素子からの結合電界の位相の平均で表され、４個の給電アンテナ素子がとり得る可変位相の組み合わせ数に相当する種類の値をとり得る。よって、このようなアダプティブアレーアンテナによれば、２つの無給電アンテナ素子の間に１つの給電アンテナ素子が設けられるアダプティブアレーアンテナに比べ、さらに、無給電アンテナ素子に励振される位相の種類が増加する。【００２２】
また、上記目的を達成するために、本願発明のアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置の一形態は、上記アダプティブアレーアンテナと、無線通信品質レベルを検出する通信品質検出部と、前記通信品質検出部で検出された前記無線通信品質レベルが、予め定められた無線通信に適したレベルになるように、前記アダプティブアレーアンテナが備えている前記可変位相器の位相を制御する位相制御信号を決定するための演算を行う演算処理部と、前記演算処理部における演算結果に基づき、前記可変位相器の位相を制御する位相制部とを備える。【００２３】
これにより、可変位相器を最適に制御するための演算処理部での計算量を増やすことなく、アンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能な、無給電素子付アダプティブアレーアンテナを備えた無線装置が実現される。【００２４】
ここで、前記通信品質検出部が検出する前記無線通信品質レベルは、自装置における受信電力レベル、または、パケットエラーレート、あるいは、他の無線装置から送信された前記他の無線装置における受信電力レベルまたはパケットエラーレートであってもよい。これにより、無線通信品質レベルに応じて、きめ細かく、アンテナのビーム方向が最適化される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のアダプティブアレーアンテナ、およびアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置によれば、可変位相器を最適に制御するための演算処理部での計算量を増やすことなく、アンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの断面を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナにおけるｎ×ｎ素子のプラナーアレーの構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態３におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナを備えた無線装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、従来の一般的なｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るｎ（ｎは２以上の整数）素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの構成を示す図であり、図２は、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの断面を示す図である。
【００２９】
図１および図２において、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００は、電子式にデジタルビームフォーミングを行うアダプティブアレーアンテナであり、ｎ個の無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎ、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１、（ｎ−１）個の給電線路１０３１〜１０３ｎ−１、（ｎ−１）個の可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１、接地導体１０５、第１基板１０６および第２基板１０７で構成されている。なお、図２においては、給電線路１０３および可変位相器１０４は図示していない。図２から分かるように、ｎ個の無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎは、同一の第１平面（第１基板１０６の上面）上に一列に配置されており、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１は、第１平面とは異なる第２平面（第２基板１０７の上面）上に一列に配置されている。
【００３０】
ここで、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々は、無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎのうち少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置されている。つまり、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００を第１平面及び第２平面の上方から見たときに（平面的なレイアウトとして）、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々は、少なくとも２つの無給電アンテナ素子と重なる領域を有している。本実施の形態では、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々は、２つの無給電アンテナ素子とオーバーラップしている。具体的には、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々は、２つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されている。
【００３１】
なお、本実施の形態では、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１及び無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎは、いずれも、外形が正方形である。そして、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１は、無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎよりもサイズが小さい。さらに、上記オーバーラップ領域は、給電アンテナ素子のうち、給電線路と接続された切り欠き領域を避けた正方形の一辺に沿った領域（２箇所）である。
【００３２】
各可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１は、各給電線路１０３１〜１０３ｎ−１に各々接続されており、各給電線路１０３１〜１０３ｎ−１を導波して各給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１に供給される高周波信号の位相を、それぞれの適した位相に変化させる。
【００３３】
給電線路１０３１〜１０３ｎ−１は、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００が接続される無線装置（図示せず）に応じた特性インピーダンスで設計されており、それぞれ、対応する給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１に接続されることで、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１に対して給電（電気信号を供給）している。
【００３４】
無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎの各々の素子間隔中心軸上に給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１が設けられている。つまり、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々が、無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎのうちの隣接する２個の無給電アンテナ素子の各々の間（中心軸上）に配置されている。具体的には、図１に示される平面図において、隣接する２個の無給電アンテナ素子の中心を結ぶ線分を２等分する中点に、給電アンテナ素子の中心が位置する。給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１と無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎとは電磁界で結合されている。なお、中心軸は、図１に示される平面を垂直に突き抜ける方向の軸である。
【００３５】
ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００においては、可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の位相を各々変化させることで、ｎ系統の無給電アンテナ素子１０１および給電アンテナ素子１０２の励振位相を個別に変化させ、アレーアンテナとしての放射指向性を変化させる。
【００３６】
このように、本実施の形態では、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々を無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎのうちの隣接する２つの無給電アンテナ素子間の素子間隔の中心軸上に配置することで、少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置される。これにより、無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１の各々は２つの給電アンテナ素子からの電磁界結合を得ることになる。たとえば、無給電アンテナ素子１０１２は２つの給電アンテナ素子１０２１および１０２２からの電磁界結合を得ることになる。
【００３７】
このとき、各給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１から各無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１に結合される合成電界は、下記式１のように表すことができる。この合成電界がアレーアンテナを構成する素子の励振電界のもととなる。
【００３８】
【数１】
2011052238.tif 000003
【００３９】
上記式１において、Ｅｐｒは各給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１から各無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１に結合される合成電界である。Ｅｆ１は２つの給電アンテナ素子のうちの一方から無給電アンテナ素子に結合される電界の振幅成分（たとえば、給電アンテナ素子１０２１から無給電アンテナ素子１０１２に結合される電界の振幅成分）であり、Ｅｆ２は２つの給電アンテナ素子のうちの他方から無給電アンテナ素子に結合される電界の振幅成分（たとえば、給電アンテナ素子１０２２から無給電アンテナ素子１０１２に結合される電界の振幅成分）である。ここで、Φ１は２つの給電アンテナ素子のうちの一方から無給電アンテナ素子に結合される電界の位相成分（たとえば、給電アンテナ素子１０２１から無給電アンテナ素子１０１２に結合される電界の位相成分）であり、Φ２は２つの給電アンテナ素子のうちの他方から無給電アンテナ素子に結合される電界の位相成分（たとえば、給電アンテナ素子１０２２から無給電アンテナ素子１０１２に結合される電界の位相成分）である。
【００４０】
全ての給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１に生じる電界の振幅成分が同じである場合には、上記式１は下記式２のように表すことができる。
【００４１】
【数２】
2011052238.tif 000004
【００４２】
上記式２において、ＥｆはＥｆ１＝Ｅｆ２のときの給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１から無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１に結合される電界の振幅成分である。上記式２からも分かるように、合成電界の位相は、隣り合う２つの給電アンテナ素子（給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１のうちの隣接する２つ）からの結合電界の位相の平均で表される。例えば、各々の可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１が２ビット制御で、可変位相が０度、４５度、９０度、１３５度とした場合、可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１が取り得る位相は４種類、角度分解能は４５度となる。
【００４３】
本発明の実施の形態１のように、２つの給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１からの結合により無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１の位相を制御した場合、無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１に励振される位相の種類は２つの可変位相器（可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１のうちの２つ）の平均をとるため、０度、２２．５度、４５度、６７．５度、９０度、１１２．５度、１３５度のように、位相の種類は７種類、角度分解能は２２．５度となる。
【００４４】
このように、無給電アンテナ素子１０１に励振される励振位相の角度分解能が上がることにより、アレーアンテナとしての指向性の成形の種類が増えるとともに、ビームステアリング時には、メインビーム方向の分解能が増加するが、各可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１における制御ビット数が増えないため、制御演算量は増えることはない。
【００４５】
なお、本発明の実施の形態１においては、ｎ素子のリニアアレー（直線状配置）で構成されたアレーアンテナを例に挙げて説明したが、本発明に係る無給電素子付アダプティブアレーアンテナの素子構成はこれに限定されるものではなく、たとえば、曲線あるいは曲がった直線状にｎ素子が並んだ構成であってもよい。また、アンテナ構造は基板上に構成された平面アンテナの例を挙げて説明したが、本発明に係る無給電素子付アダプティブアレーアンテナのアンテナ構造もこれに限定されるものではなく、たとえば、複数の基板上に分散して構成されていてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態１では、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１を無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎの素子間の中心軸上に配置したが、これとは逆に、無給電アンテナ素子を給電アンテナ素子の素子間の中心軸上に配置してもよい。要するに、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とが交互に並べられた配置であればよい。
【００４７】
（実施の形態２）
図３を用いて、本発明の実施の形態２に係るｎ（ｎは２以上の整数）×ｍ（ｍは２以上の整数）素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナにおけるｎ×ｍ素子のプラナーアレーの構成について説明する。なお、本実施の形態２では、ｎ×ｍ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの一例として、ｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナについて説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００におけるｎ×ｎ素子のプラナーアレーの構成の一例を示す図である。
【００４８】
本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００における無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎ、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）、給電線路３０３１１〜３０３（ｎ−１）（ｎ−１）および可変位相器（図示せず）は、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００における無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎ、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１、給電線路１０３１〜１０３ｎ−１および可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１と基本的には同様のものであるが、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００とは、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎと給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）との配置関係が異なる。
【００４９】
したがって、本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００の構造については、その一例として、図２に示すような基板上に構成された平面アンテナを挙げることができる。
【００５０】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々は、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎのうち少なくとも２つ（ここでは、４つ）の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている。つまり、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００を上述の第１平面及び第２平面の上方から見たときに（平面的なレイアウトとして）、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々は、少なくとも２つ（ここでは、４つ）の無給電アンテナ素子と重なる領域を有している。本実施の形態では、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々は、隣接する４つの無給電アンテナ素子とオーバーラップしている。具体的には、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々は、隣接する４つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されている。よって、本実施の形態では、１つの給電アンテナ素子におけるオーバーラップ領域は、正方形の角（４箇所）に位置する。
【００５１】
より詳しくは、図３において、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々を、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎのうちの隣接する４つの無給電アンテナ素子の中心になる位置、すなわち各無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎの交点となる軸上（格子対角点軸上）に配置している。つまり、図３に示される平面図において、隣接する４個の無給電アンテナ素子の中心を結ぶ２つの対角線の交点に、給電アンテナ素子の中心が位置する。これにより、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎの各々（厳密には、２次元状配置における周縁の無給電アンテナ素子を除く）は４つの給電アンテナ素子からの電磁界結合を得ることができる。なお、格子対角点軸は、図３に示される平面を垂直に突き抜ける方向の軸である。
【００５２】
上述した本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナのリニアアレーの場合と同様に、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎの各々（厳密には、２次元状配置における周縁の無給電アンテナ素子を除く）が４つの給電アンテナ素子から同等に電界の結合を得た場合、合成電界の位相は４つの給電アンテナ素子からの電界の位相平均となる。
【００５３】
このように構成することにより、本発明の実施の形態２によれば、本発明の実施の形態１におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００の励振位相の角度分解能をさらに増加させることが可能となる。
【００５４】
なお、本発明の実施の形態２においては、ｎ×ｎ素子のプラナーアレーで構成されたアレーアンテナを例に挙げて説明したが、本発明に係る無給電素子付アダプティブアレーアンテナの素子数はこれに限定されるものではなく、たとえば、ｎ×ｍ（ｍは２以上の整数であり、かつ、ｍ≠ｎ）素子のプラナーアレーで構成されたアレーアンテナであってもよい。また、アンテナ構造は基板上に構成された平面アンテナの例を挙げて説明したが、本発明に係る無給電素子付アダプティブアレーアンテナのアンテナ構造もこれに限定されるものではなく、たとえば、複数の基板上に分散して構成されていてもよい。
【００５５】
（実施の形態３）
図４を用いて、本発明の実施の形態３におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００を備えた無線装置４００の構成について説明する。なお、図４は、本発明の実施の形態３におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００と無線装置本体４００ａを備えた無線装置４００の構成を示すブロック図である。
【００５６】
図４において、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００は、図１および図２に示す実施の形態１におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００と同じであるので各構成要素については同じ符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５７】
無線装置４００は、合成器４０１、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路部４０２、ＢＢ（Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ）回路部４０３、演算処理部４０４、ＤＡＣ（Ｄ／Ａ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）４０５および位相制御部４０６で構成される無線受信装置として機能する無線装置本体４００ａを備えるとともに、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００を備えている。
【００５８】
ここで、請求の範囲における各構成要素と図４に示す各構成要素などとの関係について説明すると、請求の範囲における通信品質検出部は図４に示すＢＢ回路部４０３に相当し、請求の範囲における演算処理部は図４に示す演算処理部４０４およびＤＡＣ４０５で構成され、請求の範囲における位相制御部は図４に示す位相制御部４０６に相当する。
【００５９】
本発明の実施の形態１の場合と同様、各給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１は、各々の無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎの素子間の中心軸上に配置されている。各々の給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１には、給電線路１０３１〜１０３ｎ−１を介して可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１が接続されている。可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１には合成器４０１が接続されており、この合成器４０１により高周波信号を合成する。
【００６０】
合成器４０１から出力された信号は、高周波信号を扱うＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路部４０２に入力され、ここでＲＦ帯における処理が施された後、ＢＢ（Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ）回路部４０３に送られて変復調などの信号成形処理が行われる。
【００６１】
ＢＢ回路部４０３には、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）による受信電力やパケットエラーレート（ＰＥＲ）などによる信号品質（無線通信品質）を測定する回路が含まれており、それらの測定結果は演算処理部４０４に送られる。
【００６２】
演算処理部４０４は、ＢＢ回路部４０３から送られた受信電力やＰＥＲなどを無線通信に適したレベルになるように、言い換えると無線通信品質状態が最適になるように、各可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の位相を制御する位相制御信号を変数として最適化演算を行い、その演算結果を基に位相制御信号を決定する。たとえば、可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の位相のとり得る組み合わせのそれぞれについて、無線通信品質を算出し、最良の無線通信品質となる可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の位相の組み合わせを特定する。
【００６３】
演算処理部４０４で決定された位相制御信号は、ＤＡＣ４０５でＤ／Ａ変換された後、位相制御部４０６に送られる。位相制御部４０６は、ＤＡＣ４０５から受け取った位相制御信号を各可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１に送信し、可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の各位相を制御する。
【００６４】
以上のような処理において、位相ビット数（制御ビット数）などの制御変数が多くなると、演算処理部４０４での計算容量が大きくなり、位相制御信号を決定するのに時間がかかることになる。しかし、本発明の実施の形態３に示すように、無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎを給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の素子間の中心軸上に配置することで、制御変数の増加を抑えることが可能となる。
【００６５】
なお、本発明の実施の形態３においては、無線装置４００が無線受信装置の場合を例に挙げて説明したが、無線装置４００が無線送信装置であっても同様の効果を発揮することは明白である。ただし、無線装置４００が無線送信装置の場合には、合成器４０１は分配器として動作するとともに、無線受信装置に置ける受信電力やＰＥＲに関する情報、すなわち無線通信品質に関する情報を該無線受信装置から受信し、該無線受信装置における受信電力やＰＥＲが、無線通信に適した最適レベルになるように演算処理部４０４において演算して位相制御信号を決定する必要がある。
【００６６】
つまり、本発明に係る無線装置が備える通信品質検出部が検出する無線通信品質レベルは、自装置における受信電力レベル、または、パケットエラーレート、あるいは、他の無線装置から送信された他の無線装置における受信電力レベルまたはパケットエラーレートであればよい。これにより、無線通信品質レベルに応じて、きめ細かく、アンテナのビーム方向が最適化される。
【００６７】
また、本発明の実施の形態３においては、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００を備えた無線装置を例に挙げて説明したが、本発明に係る無線装置は、これに限るものではなく、例えば、本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００を備えた無線装置であってもかまわない。
【００６８】
以上、本発明に係るアダプティブアレーアンテナおよびアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置について、実施の形態１〜３に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、各実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される形態も、本発明に含まれる。
【００６９】
また、給電アンテナ素子及び無給電アンテナ素子の個数、形状、サイズ、オーバーラップ領域の位置についても、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。少なくとも一つの無給電アンテナ素子が複数の無給電アンテナ素子と電磁結合される構造であれば、アダプティブアレーアンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、アダプティブアレーアンテナおよびそのアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置として、特に、マイクロ波帯およびミリ波帯における高周波無線通信等の分野で利用される無給電素子付アダプティブアレーアンテナおよびそれを備えた無線装置として、有用に用いられる。
【符号の説明】
【００７１】
１００  ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ
１０１１〜１０１ｎ  無給電アンテナ素子
１０２１〜１０２ｎ−１  給電アンテナ素子
１０３１〜１０３ｎ−１  給電線路
１０４１〜１０４ｎ−１  可変位相器
１０５  接地導体
１０６  第１基板
１０７  第２基板
３００  ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ
３０１１１〜３０１ｎｎ  無給電アンテナ素子
３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）  給電アンテナ素子
３０３１１〜３０３（ｎ−１）（ｎ−１）  給電線路
４００  ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナを備えた無線装置
４００ａ  無線装置本体
４０１  合成器
４０２  ＲＦ回路部
４０３  ＢＢ回路部
４０４  演算処理部
４０５  ＤＡＣ
４０６  位相制御部
５００  従来の一般的なｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ
５０１１〜５０１ｎ  無給電アンテナ素子
５０２１〜５０２ｎ  給電アンテナ素子
５０３１〜５０３ｎ  給電線路
５０４１〜５０４ｎ  可変位相器
【図１】
2011052238.tif 000005
【図２】
2011052238.tif 000006
【図３】
2011052238.tif 000007
【図４】
2011052238.tif 000008
【図５】
2011052238.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月25日(2011.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無給電素子付アダプティブアレーアンテナ、および無給電素子付アダプティブアレーアンテナを備えた無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波帯およびミリ波帯の無線通信においては、通信の高品質化を図るために、複数のアンテナと複数の無線回路を用いる高利得アンテナが多く用いられている。高利得アンテナを使用すると、受信側の受信電力が上がり、相対的に通信距離を延ばすことが可能となる。
【０００３】
ここで、図５を用いて、従来の一般的なｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ５００（以下、アンテナ５００と称す）の構成について説明する。なお、図５は、従来の一般的なｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの構成を示す図である。
【０００４】
図５においては、ｎ個の素子で構成されるアレーアンテナの一例が示されており、アンテナ５００は、無給電アンテナ素子５０１１〜５０１ｎ、給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎ、給電線路５０３１〜５０３ｎおよび可変位相器５０４１〜５０４ｎで構成されている。
【０００５】
各可変位相器５０４１〜５０４ｎは、各給電線路５０３１〜５０３ｎにそれぞれ接続されており、各給電線路５０３１〜５０３ｎを導波している高周波信号の位相を、それぞれ適した位相に変化させる。
【０００６】
給電線路５０３１〜５０３ｎは、アンテナ５００が接続される無線装置（図示せず）に応じた特性インピーダンスで設計されており、給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎに接続されることで給電を行っている。
【０００７】
給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎの中心同一軸上に無給電アンテナ素子５０１１〜５０１ｎが設けられ、給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎと無給電アンテナ素子５０１１〜５０１ｎとは電磁界で結合されている。ｎ系統の可変位相器５０４１〜５０４ｎの位相を各々変化させることで、ｎ系統の無給電アンテナ素子５０１１〜５０１ｎおよび給電アンテナ素子５０２１〜５０２ｎの励振位相を個別に変化させ、アレーアンテナとしての放射指向性を変化させる。
【０００８】
このように、アンテナ素子に無給電素子を設けることで、広帯域化や高利得化が図れるといった利点があり、図５に示すようなアレーアンテナに用いられることがあるが、特許文献１に開示されているように、一般的には給電素子と無給電素子との結合度を上げる為に、給電素子と無給電素子を同じ中心軸上に配置することが多い。
【０００９】
また、特許文献２においては、無給電素子を多層化し、その素子間隔を広げることにより、少ない給電素子で広い開口面積を得て高利得化を図る技術が開示されている。
【００１０】
しかし、アンテナの利得とビーム幅はトレードオフの関係にあるために、アンテナの利得を上げると無線の通信角度の範囲が狭くなる。これを補うために、各アンテナ素子に可変位相器を設け、その可変位相器の位相を変化させることで、ビーム方向を変化させるアダプティブアレーアンテナ（フェーズドアレーアンテナ）の技術が一般的に使われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−２２３９２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２４２１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、電子式にデジタルビームフォーミングを行う従来のアダプティブアレーアンテナにおいては、各可変位相器を制御するビット数により、変化させられる位相の分解能が決定されるため、アダプティブアレーアンテナのビーム方向の分解能を上げるためには、可変位相器の制御ビット数を多くしなければならない。ところが、単に制御ビット数を増やすことは、可変位相器を最適に制御するための計算量の増加、すなわち計算時間の増加につながることとなる。そのため、従来のアダプティブアレーアンテナは、アダプティブアレーアンテナのビーム方向の可変分解能と演算処理部での計算量とは、トレードオフの関係にあるという課題を有している。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、演算処理部での計算量を増やすことなくアダプティブアレーアンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能な、アダプティブアレーアンテナおよびそのアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本願発明のアダプティブアレーアンテナの一形態は、電気信号の位相を変化させる可変位相器と、複数の無給電アンテナ素子と、前記複数の無給電アンテナ素子のうち少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置され、前記可変位相器で位相変化された電気信号の供給を受け、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子とそれぞれ電磁界で結合され、前記供給された電気信号に基づいて生成した電界を前記少なくとも２つの無給電素子のそれぞれに送信する複数の給電アンテナ素子とを備える。
【００１５】
これにより、無給電アンテナ素子の各々は、複数の給電アンテナ素子から給電を受け、その励振電界は、複数の給電アンテナ素子との電磁結合で得られる合成電界に依存することになる。その合成電界の位相は、複数の給電アンテナ素子がとり得る可変位相の組み合わせ数に相当する種類の値をとり得る。よって、本発明のアダプティブアレーアンテナによれば、１つの無給電アンテナ素子に対して１つの給電アンテナ素子が設けられる従来のアダプティブアレーアンテナに比べ、個々の給電アンテナ素子に対する位相制御の分解能を上げることなく、無給電アンテナ素子に励振される位相の種類が増加する。
【００１６】
ここで、前記複数の給電アンテナ素子の各々は、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されるのが好ましい。これにより、複数の無給電アンテナ素子は、いずれも、同じ距離だけ離れた位置にある複数の給電アンテナ素子と電磁結合されるので、個々の給電アンテナ素子に対する位相制御が簡素化される。
【００１７】
また、前記複数の無給電アンテナ素子と、前記複数の給電アンテナ素子とは、異なる平面上に配置されるのが好ましい。これにより、第１基板上に複数の無給電アンテナ素子を形成し、第２基板上に複数の給電アンテナ素子を形成した簡易な構造の無給電素子付アダプティブアレーアンテナが実現される。
【００１８】
また、前記アダプティブアレーアンテナは、前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子を備え、前記可変位相器として、前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給される高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）個の可変位相器を備え、前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する２個の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている構成としてもよい。
【００１９】
これにより、無給電アンテナ素子の各々は、両隣に位置する２個の給電アンテナ素子から給電を受け、その励振電界は、両隣に位置する２個の給電アンテナ素子との電磁結合で得られる合成電界に依存することになる。その合成電界の位相は、隣り合う２個の給電アンテナ素子からの結合電界の位相の平均で表され、２個の給電アンテナ素子がとり得る可変位相の組み合わせ数に相当する種類の値をとり得る。よって、本発明のアダプティブアレーアンテナによれば、１つの無給電アンテナ素子に対して１つの給電アンテナ素子が設けられる従来の無給電素子付アダプティブアレーアンテナに比べ、個々の給電アンテナ素子に対する位相制御の分解能を上げることなく、無給電アンテナ素子に励振される位相の種類が増加する。
【００２０】
また、前記アダプティブアレーアンテナは、前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）×ｍ（ｍは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子を備え、前記可変位相器として、前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給する高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）×（ｍ−１）個の可変位相器を備え、前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ×ｍ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する４個の無給電アンテナ素子にまたがって配置される構成としてもよい。
【００２１】
これにより、無給電アンテナ素子の各々は、隣接する４個の給電アンテナ素子から給電を受け、その励振電界は、４個の給電アンテナ素子との電磁結合で得られる合成電界に依存することになる。その合成電界の位相は、４個の給電アンテナ素子からの結合電界の位相の平均で表され、４個の給電アンテナ素子がとり得る可変位相の組み合わせ数に相当する種類の値をとり得る。よって、このようなアダプティブアレーアンテナによれば、２つの無給電アンテナ素子の間に１つの給電アンテナ素子が設けられるアダプティブアレーアンテナに比べ、さらに、無給電アンテナ素子に励振される位相の種類が増加する。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本願発明のアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置の一形態は、上記アダプティブアレーアンテナと、無線通信品質レベルを検出する通信品質検出部と、前記通信品質検出部で検出された前記無線通信品質レベルが、予め定められた無線通信に適したレベルになるように、前記アダプティブアレーアンテナが備えている前記可変位相器の位相を制御する位相制御信号を決定するための演算を行う演算処理部と、前記演算処理部における演算結果に基づき、前記可変位相器の位相を制御する位相制部とを備える。
【００２３】
これにより、可変位相器を最適に制御するための演算処理部での計算量を増やすことなく、アンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能な、無給電素子付アダプティブアレーアンテナを備えた無線装置が実現される。
【００２４】
ここで、前記通信品質検出部が検出する前記無線通信品質レベルは、自装置における受信電力レベル、または、パケットエラーレート、あるいは、他の無線装置から送信された前記他の無線装置における受信電力レベルまたはパケットエラーレートであってもよい。これにより、無線通信品質レベルに応じて、きめ細かく、アンテナのビーム方向が最適化される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のアダプティブアレーアンテナ、およびアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置によれば、可変位相器を最適に制御するための演算処理部での計算量を増やすことなく、アンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの断面を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナにおけるｎ×ｎ素子のプラナーアレーの構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態３におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナを備えた無線装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、従来の一般的なｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るｎ（ｎは２以上の整数）素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの構成を示す図であり、図２は、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの断面を示す図である。
【００２９】
図１および図２において、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００は、電子式にデジタルビームフォーミングを行うアダプティブアレーアンテナであり、ｎ個の無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎ、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１、（ｎ−１）個の給電線路１０３１〜１０３ｎ−１、（ｎ−１）個の可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１、接地導体１０５、第１基板１０６および第２基板１０７で構成されている。なお、図２においては、給電線路１０３および可変位相器１０４は図示していない。図２から分かるように、ｎ個の無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎは、同一の第１平面（第１基板１０６の上面）上に一列に配置されており、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１は、第１平面とは異なる第２平面（第２基板１０７の上面）上に一列に配置されている。
【００３０】
ここで、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々は、無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎのうち少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置されている。つまり、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００を第１平面及び第２平面の上方から見たときに（平面的なレイアウトとして）、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々は、少なくとも２つの無給電アンテナ素子と重なる領域を有している。本実施の形態では、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々は、２つの無給電アンテナ素子とオーバーラップしている。具体的には、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々は、２つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されている。
【００３１】
なお、本実施の形態では、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１及び無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎは、いずれも、外形が正方形である。そして、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１は、無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎよりもサイズが小さい。さらに、上記オーバーラップ領域は、給電アンテナ素子のうち、給電線路と接続された切り欠き領域を避けた正方形の一辺に沿った領域（２箇所）である。
【００３２】
各可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１は、各給電線路１０３１〜１０３ｎ−１に各々接続されており、各給電線路１０３１〜１０３ｎ−１を導波して各給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１に供給される高周波信号の位相を、それぞれの適した位相に変化させる。
【００３３】
給電線路１０３１〜１０３ｎ−１は、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００が接続される無線装置（図示せず）に応じた特性インピーダンスで設計されており、それぞれ、対応する給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１に接続されることで、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１に対して給電（電気信号を供給）している。
【００３４】
無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎの各々の素子間隔中心軸上に給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１が設けられている。つまり、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々が、無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎのうちの隣接する２個の無給電アンテナ素子の各々の間（中心軸上）に配置されている。具体的には、図１に示される平面図において、隣接する２個の無給電アンテナ素子の中心を結ぶ線分を２等分する中点に、給電アンテナ素子の中心が位置する。給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１と無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎとは電磁界で結合されている。なお、中心軸は、図１に示される平面を垂直に突き抜ける方向の軸である。
【００３５】
ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００においては、可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の位相を各々変化させることで、ｎ系統の無給電アンテナ素子１０１および給電アンテナ素子１０２の励振位相を個別に変化させ、アレーアンテナとしての放射指向性を変化させる。
【００３６】
このように、本実施の形態では、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の各々を無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎのうちの隣接する２つの無給電アンテナ素子間の素子間隔の中心軸上に配置することで、少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置される。これにより、無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１の各々は２つの給電アンテナ素子からの電磁界結合を得ることになる。たとえば、無給電アンテナ素子１０１２は２つの給電アンテナ素子１０２１および１０２２からの電磁界結合を得ることになる。
【００３７】
このとき、各給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１から各無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１に結合される合成電界は、下記式１のように表すことができる。この合成電界がアレーアンテナを構成する素子の励振電界のもととなる。
【００３８】
【数１】
2011052238.tif 000010
【００３９】
上記式１において、Ｅｐｒは各給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１から各無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１に結合される合成電界である。Ｅｆ１は２つの給電アンテナ素子のうちの一方から無給電アンテナ素子に結合される電界の振幅成分（たとえば、給電アンテナ素子１０２１から無給電アンテナ素子１０１２に結合される電界の振幅成分）であり、Ｅｆ２は２つの給電アンテナ素子のうちの他方から無給電アンテナ素子に結合される電界の振幅成分（たとえば、給電アンテナ素子１０２２から無給電アンテナ素子１０１２に結合される電界の振幅成分）である。ここで、Φ１は２つの給電アンテナ素子のうちの一方から無給電アンテナ素子に結合される電界の位相成分（たとえば、給電アンテナ素子１０２１から無給電アンテナ素子１０１２に結合される電界の位相成分）であり、Φ２は２つの給電アンテナ素子のうちの他方から無給電アンテナ素子に結合される電界の位相成分（たとえば、給電アンテナ素子１０２２から無給電アンテナ素子１０１２に結合される電界の位相成分）である。
【００４０】
全ての給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１に生じる電界の振幅成分が同じである場合には、上記式１は下記式２のように表すことができる。
【００４１】
【数２】
2011052238.tif 000011
【００４２】
上記式２において、ＥｆはＥｆ１＝Ｅｆ２のときの給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１から無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１に結合される電界の振幅成分である。上記式２からも分かるように、合成電界の位相は、隣り合う２つの給電アンテナ素子（給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１のうちの隣接する２つ）からの結合電界の位相の平均で表される。例えば、各々の可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１が２ビット制御で、可変位相が０度、４５度、９０度、１３５度とした場合、可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１が取り得る位相は４種類、角度分解能は４５度となる。
【００４３】
本発明の実施の形態１のように、２つの給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１からの結合により無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１の位相を制御した場合、無給電アンテナ素子１０１２〜１０１ｎ−１に励振される位相の種類は２つの可変位相器（可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１のうちの２つ）の平均をとるため、０度、２２．５度、４５度、６７．５度、９０度、１１２．５度、１３５度のように、位相の種類は７種類、角度分解能は２２．５度となる。
【００４４】
このように、無給電アンテナ素子１０１に励振される励振位相の角度分解能が上がることにより、アレーアンテナとしての指向性の成形の種類が増えるとともに、ビームステアリング時には、メインビーム方向の分解能が増加するが、各可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１における制御ビット数が増えないため、制御演算量は増えることはない。
【００４５】
なお、本発明の実施の形態１においては、ｎ素子のリニアアレー（直線状配置）で構成されたアレーアンテナを例に挙げて説明したが、本発明に係る無給電素子付アダプティブアレーアンテナの素子構成はこれに限定されるものではなく、たとえば、曲線あるいは曲がった直線状にｎ素子が並んだ構成であってもよい。また、アンテナ構造は基板上に構成された平面アンテナの例を挙げて説明したが、本発明に係る無給電素子付アダプティブアレーアンテナのアンテナ構造もこれに限定されるものではなく、たとえば、複数の基板上に分散して構成されていてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態１では、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１を無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎの素子間の中心軸上に配置したが、これとは逆に、無給電アンテナ素子を給電アンテナ素子の素子間の中心軸上に配置してもよい。要するに、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とが交互に並べられた配置であればよい。
【００４７】
（実施の形態２）
図３を用いて、本発明の実施の形態２に係るｎ（ｎは２以上の整数）×ｍ（ｍは２以上の整数）素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナにおけるｎ×ｍ素子のプラナーアレーの構成について説明する。なお、本実施の形態２では、ｎ×ｍ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナの一例として、ｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナについて説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００におけるｎ×ｎ素子のプラナーアレーの構成の一例を示す図である。
【００４８】
本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００における無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎ、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）、給電線路３０３１１〜３０３（ｎ−１）（ｎ−１）および可変位相器（図示せず）は、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００における無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎ、給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１、給電線路１０３１〜１０３ｎ−１および可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１と基本的には同様のものであるが、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００とは、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎと給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）との配置関係が異なる。
【００４９】
したがって、本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００の構造については、その一例として、図２に示すような基板上に構成された平面アンテナを挙げることができる。
【００５０】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々は、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎのうち少なくとも２つ（ここでは、４つ）の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている。つまり、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００を上述の第１平面及び第２平面の上方から見たときに（平面的なレイアウトとして）、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々は、少なくとも２つ（ここでは、４つ）の無給電アンテナ素子と重なる領域を有している。本実施の形態では、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々は、隣接する４つの無給電アンテナ素子とオーバーラップしている。具体的には、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々は、隣接する４つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されている。よって、本実施の形態では、１つの給電アンテナ素子におけるオーバーラップ領域は、正方形の角（４箇所）に位置する。
【００５１】
より詳しくは、図３において、給電アンテナ素子３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）の各々を、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎのうちの隣接する４つの無給電アンテナ素子の中心になる位置、すなわち各無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎの交点となる軸上（格子対角点軸上）に配置している。つまり、図３に示される平面図において、隣接する４個の無給電アンテナ素子の中心を結ぶ２つの対角線の交点に、給電アンテナ素子の中心が位置する。これにより、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎの各々（厳密には、２次元状配置における周縁の無給電アンテナ素子を除く）は４つの給電アンテナ素子からの電磁界結合を得ることができる。なお、格子対角点軸は、図３に示される平面を垂直に突き抜ける方向の軸である。
【００５２】
上述した本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナのリニアアレーの場合と同様に、無給電アンテナ素子３０１１１〜３０１ｎｎの各々（厳密には、２次元状配置における周縁の無給電アンテナ素子を除く）が４つの給電アンテナ素子から同等に電界の結合を得た場合、合成電界の位相は４つの給電アンテナ素子からの電界の位相平均となる。
【００５３】
このように構成することにより、本発明の実施の形態２によれば、本発明の実施の形態１におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００の励振位相の角度分解能をさらに増加させることが可能となる。
【００５４】
なお、本発明の実施の形態２においては、ｎ×ｎ素子のプラナーアレーで構成されたアレーアンテナを例に挙げて説明したが、本発明に係る無給電素子付アダプティブアレーアンテナの素子数はこれに限定されるものではなく、たとえば、ｎ×ｍ（ｍは２以上の整数であり、かつ、ｍ≠ｎ）素子のプラナーアレーで構成されたアレーアンテナであってもよい。また、アンテナ構造は基板上に構成された平面アンテナの例を挙げて説明したが、本発明に係る無給電素子付アダプティブアレーアンテナのアンテナ構造もこれに限定されるものではなく、たとえば、複数の基板上に分散して構成されていてもよい。
【００５５】
（実施の形態３）
図４を用いて、本発明の実施の形態３におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００を備えた無線装置４００の構成について説明する。なお、図４は、本発明の実施の形態３におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００と無線装置本体４００ａを備えた無線装置４００の構成を示すブロック図である。
【００５６】
図４において、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００は、図１および図２に示す実施の形態１におけるｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００と同じであるので各構成要素については同じ符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５７】
無線装置４００は、合成器４０１、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路部４０２、ＢＢ（Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ）回路部４０３、演算処理部４０４、ＤＡＣ（Ｄ／Ａ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）４０５および位相制御部４０６で構成される無線受信装置として機能する無線装置本体４００ａを備えるとともに、ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００を備えている。
【００５８】
ここで、請求の範囲における各構成要素と図４に示す各構成要素などとの関係について説明すると、請求の範囲における通信品質検出部は図４に示すＢＢ回路部４０３に相当し、請求の範囲における演算処理部は図４に示す演算処理部４０４およびＤＡＣ４０５で構成され、請求の範囲における位相制御部は図４に示す位相制御部４０６に相当する。
【００５９】
本発明の実施の形態１の場合と同様、各給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１は、各々の無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎの素子間の中心軸上に配置されている。各々の給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１には、給電線路１０３１〜１０３ｎ−１を介して可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１が接続されている。可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１には合成器４０１が接続されており、この合成器４０１により高周波信号を合成する。
【００６０】
合成器４０１から出力された信号は、高周波信号を扱うＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路部４０２に入力され、ここでＲＦ帯における処理が施された後、ＢＢ（Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ）回路部４０３に送られて変復調などの信号成形処理が行われる。
【００６１】
ＢＢ回路部４０３には、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）による受信電力やパケットエラーレート（ＰＥＲ）などによる信号品質（無線通信品質）を測定する回路が含まれており、それらの測定結果は演算処理部４０４に送られる。
【００６２】
演算処理部４０４は、ＢＢ回路部４０３から送られた受信電力やＰＥＲなどを無線通信に適したレベルになるように、言い換えると無線通信品質状態が最適になるように、各可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の位相を制御する位相制御信号を変数として最適化演算を行い、その演算結果を基に位相制御信号を決定する。たとえば、可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の位相のとり得る組み合わせのそれぞれについて、無線通信品質を算出し、最良の無線通信品質となる可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の位相の組み合わせを特定する。
【００６３】
演算処理部４０４で決定された位相制御信号は、ＤＡＣ４０５でＤ／Ａ変換された後、位相制御部４０６に送られる。位相制御部４０６は、ＤＡＣ４０５から受け取った位相制御信号を各可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１に送信し、可変位相器１０４１〜１０４ｎ−１の各位相を制御する。
【００６４】
以上のような処理において、位相ビット数（制御ビット数）などの制御変数が多くなると、演算処理部４０４での計算容量が大きくなり、位相制御信号を決定するのに時間がかかることになる。しかし、本発明の実施の形態３に示すように、無給電アンテナ素子１０１１〜１０１ｎを給電アンテナ素子１０２１〜１０２ｎ−１の素子間の中心軸上に配置することで、制御変数の増加を抑えることが可能となる。
【００６５】
なお、本発明の実施の形態３においては、無線装置４００が無線受信装置の場合を例に挙げて説明したが、無線装置４００が無線送信装置であっても同様の効果を発揮することは明白である。ただし、無線装置４００が無線送信装置の場合には、合成器４０１は分配器として動作するとともに、無線受信装置に置ける受信電力やＰＥＲに関する情報、すなわち無線通信品質に関する情報を該無線受信装置から受信し、該無線受信装置における受信電力やＰＥＲが、無線通信に適した最適レベルになるように演算処理部４０４において演算して位相制御信号を決定する必要がある。
【００６６】
つまり、本発明に係る無線装置が備える通信品質検出部が検出する無線通信品質レベルは、自装置における受信電力レベル、または、パケットエラーレート、あるいは、他の無線装置から送信された他の無線装置における受信電力レベルまたはパケットエラーレートであればよい。これにより、無線通信品質レベルに応じて、きめ細かく、アンテナのビーム方向が最適化される。
【００６７】
また、本発明の実施の形態３においては、本発明の実施の形態１に係るｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ１００を備えた無線装置を例に挙げて説明したが、本発明に係る無線装置は、これに限るものではなく、例えば、本発明の実施の形態２に係るｎ×ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ３００を備えた無線装置であってもかまわない。
【００６８】
以上、本発明に係るアダプティブアレーアンテナおよびアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置について、実施の形態１〜３に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、各実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される形態も、本発明に含まれる。
【００６９】
また、給電アンテナ素子及び無給電アンテナ素子の個数、形状、サイズ、オーバーラップ領域の位置についても、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。少なくとも一つの無給電アンテナ素子が複数の無給電アンテナ素子と電磁結合される構造であれば、アダプティブアレーアンテナのビーム方向の可変分解能を上げることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、アダプティブアレーアンテナおよびそのアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置として、特に、マイクロ波帯およびミリ波帯における高周波無線通信等の分野で利用される無給電素子付アダプティブアレーアンテナおよびそれを備えた無線装置として、有用に用いられる。
【符号の説明】
【００７１】
１００  ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ
１０１１〜１０１ｎ  無給電アンテナ素子
１０２１〜１０２ｎ−１  給電アンテナ素子
１０３１〜１０３ｎ−１  給電線路
１０４１〜１０４ｎ−１  可変位相器
１０５  接地導体
１０６  第１基板
１０７  第２基板
３００  ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ
３０１１１〜３０１ｎｎ  無給電アンテナ素子
３０２１１〜３０２（ｎ−１）（ｎ−１）  給電アンテナ素子
３０３１１〜３０３（ｎ−１）（ｎ−１）  給電線路
４００  ｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナを備えた無線装置
４００ａ  無線装置本体
４０１  合成器
４０２  ＲＦ回路部
４０３  ＢＢ回路部
４０４  演算処理部
４０５  ＤＡＣ
４０６  位相制御部
５００  従来の一般的なｎ素子無給電素子付アダプティブアレーアンテナ
５０１１〜５０１ｎ  無給電アンテナ素子
５０２１〜５０２ｎ  給電アンテナ素子
５０３１〜５０３ｎ  給電線路
５０４１〜５０４ｎ  可変位相器
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号の位相を変化させる可変位相器と、
複数の無給電アンテナ素子と、
前記複数の無給電アンテナ素子のうち少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置され、前記可変位相器で位相変化された電気信号の供給を受け、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子とそれぞれ電磁界で結合され、前記供給された電気信号に基づいて生成した電界を前記少なくとも２つの無給電素子のそれぞれに送信する複数の給電アンテナ素子と
を備えるアダプティブアレーアンテナ。
【請求項２】
前記複数の給電アンテナ素子の各々は、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されている
請求項１記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項３】
前記複数の無給電アンテナ素子と、前記複数の給電アンテナ素子とは、異なる平面上に配置されている
請求項１又は２記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項４】
前記アダプティブアレーアンテナは、
前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、
前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子を備え、
前記可変位相器として、前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給される高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）個の可変位相器を備え、
前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する２個の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項５】
前記アダプティブアレーアンテナは、
前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）×ｍ（ｍは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、
前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子を備え、
前記可変位相器として、前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給する高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）×（ｍ−１）個の可変位相器を備え、
前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ×ｍ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する４個の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナと、
無線通信品質レベルを検出する通信品質検出部と、
前記通信品質検出部で検出された前記無線通信品質レベルが、予め定められた無線通信に適したレベルになるように、前記アダプティブアレーアンテナが備えている前記可変位相器の位相を制御する位相制御信号を決定するための演算を行う演算処理部と、
前記演算処理部における演算結果に基づき、前記可変位相器の位相を制御する位相制部と
を備える無線装置。
【請求項７】
前記通信品質検出部が検出する前記無線通信品質レベルは、自装置における受信電力レベル、または、パケットエラーレート、あるいは、他の無線装置から送信された前記他の無線装置における受信電力レベルまたはパケットエラーレートである
請求項６記載の無線装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011052238.tif 000012
【図２】
2011052238.tif 000013
【図３】
2011052238.tif 000014
【図４】
2011052238.tif 000015
【図５】
2011052238.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月5日(2011.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無給電アンテナ素子と、
前記複数の無給電アンテナ素子のうち少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置され、電力供給を受けると、該電力に基づいて生成した電界を前記少なくとも２つの無給電素子のそれぞれに送信する複数の給電アンテナ素子と、
前記複数の給電アンテナ素子のそれぞれに対応して配され、それぞれの給電アンテナ素子へ供給する電力の位相を個々に制御する可変位相器と
を備えるアダプティブアレーアンテナ。
【請求項２】
前記複数の無給電アンテナ素子には、前記複数の給電アンテナ素子のうちの２つの給電アンテナ素子と電磁界で結合される無給電アンテナ素子が含まれ、
前記可変位相器は、一つの前記無給電アンテナ素子と電磁界で結合される前記２つの給電アンテナ素子のそれぞれへ供給する電力の位相が異なる値となるように、前記制御をする
請求項１記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項３】
前記複数の給電アンテナ素子の各々は、前記少なくとも２つの無給電アンテナ素子から等しい距離だけ離れた位置に配置されている
請求項１又は２記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項４】
前記複数の無給電アンテナ素子と、前記複数の給電アンテナ素子とは、異なる平面上に配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項５】
前記アダプティブアレーアンテナは、
前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、
前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）個の給電アンテナ素子を備え、
前記可変位相器として、前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給される高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）個の可変位相器を備え、
前記（ｎ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する２個の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項６】
前記アダプティブアレーアンテナは、
前記複数の無給電アンテナ素子として、ｎ（ｎは２以上の整数）×ｍ（ｍは２以上の整数）個の無給電アンテナ素子を備え、
前記複数の給電アンテナ素子として、（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子を備え、
前記可変位相器として、前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記給電アンテナ素子に供給する高周波信号の位相を変化させる（ｎ−１）×（ｍ−１）個の可変位相器を備え、
前記（ｎ−１）×（ｍ−１）個の給電アンテナ素子の各々が、前記ｎ×ｍ個の無給電アンテナ素子のうちの隣接する４個の無給電アンテナ素子にまたがって配置されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアダプティブアレーアンテナと、
無線通信品質レベルを検出する通信品質検出部と、
前記通信品質検出部で検出された前記無線通信品質レベルが、予め定められた無線通信に適したレベルになるように、前記アダプティブアレーアンテナが備えている前記可変位相器の位相を制御する位相制御信号を決定するための演算を行う演算処理部と、
前記演算処理部における演算結果に基づき、前記可変位相器の位相を制御する位相制御部と
を備える無線装置。
【請求項８】
前記通信品質検出部が検出する前記無線通信品質レベルは、自装置における受信電力レベル、または、パケットエラーレート、あるいは、他の無線装置から送信された前記他の無線装置における受信電力レベルまたはパケットエラーレートである
請求項７記載の無線装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記目的を達成するために、本願発明のアダプティブアレーアンテナの一形態は、複数の無給電アンテナ素子と、前記複数の無給電アンテナ素子のうち少なくとも２つの無給電アンテナ素子にまたがって配置され、電力供給を受けると、該電力に基づいて生成した電界を前記少なくとも２つの無給電素子のそれぞれに送信する複数の給電アンテナ素子と、前記複数の給電アンテナ素子のそれぞれに対応して配され、それぞれの給電アンテナ素子へ供給する電力の位相を個々に制御する可変位相器とを備える。
なお、前記複数の無給電アンテナ素子には、前記複数の給電アンテナ素子のうちの２つの給電アンテナ素子と電磁界で結合される無給電アンテナ素子が含まれ、前記可変位相器は、一つの前記無給電アンテナ素子と電磁界で結合される前記２つの給電アンテナ素子のそれぞれへ供給する電力の位相が異なる値となるように、前記制御をしてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本願発明のアダプティブアレーアンテナを備えた無線装置の一形態は、上記アダプティブアレーアンテナと、無線通信品質レベルを検出する通信品質検出部と、前記通信品質検出部で検出された前記無線通信品質レベルが、予め定められた無線通信に適したレベルになるように、前記アダプティブアレーアンテナが備えている前記可変位相器の位相を制御する位相制御信号を決定するための演算を行う演算処理部と、前記演算処理部における演算結果に基づき、前記可変位相器の位相を制御する位相制御部とを備える。
【国際調査報告】
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